초록

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이동 애드 혹 네트워크(MANET)는 지리적, 환경적인 요인으로 기존의 네트워크를 설치할 수 없는 산악과 같은 고립된 지역에 설치할 수 있는 이동 노드들로 구성된 네트워크이다. 또한 인포스테이션은 전송지연에 민감하지 않는 정보들을 적은 비용으로 효율적으로 전송할 수 있는 시스템이다. 본 논문에서는 등산객이 무선 이동 노드를 휴대함으로서 이동 애드 혹 네트워크를 구성하고, 또한 인포스테이션이 결합된 등산객 조난 구조 시스템을 제안한다. 등산객은 이동 중에 만나는 다른 등산객과 위치정보를 공유하고, 이를 인포스테이션에 전송함으로써 다른 노드들의 위치 추적을 가능하게 한다. 이 시스템은 노드들간의 연결이 지속적이지 않은, 노드의 이동성을 통한 간헐적인 네트워크를 구성하게 된다. 따라서 시스템 구축비용이 적게 들고, 또한 인포스테이션을 통해 노드에 저장되어 있는 위치정보를 전송함으로서 필요한 메모리 용량을 감소시키는 효과도 있다. 그러므로 제안된 시스템을 활용한다면, 조난된 등산객의 위치를 신속히 파악할 수 있어, 효율적인 구조 활동이 가능하게 할 것이다.

이동 애드 혹 네트워크(MANET)는 지리적, 환경적인 요인으로 기존의 네트워크를 설치할 수 없는 산악과 같은 고립된 지역에 설치할 수 있는 이동 노드들로 구성된 네트워크이다. 또한 인포스테이션은 전송지연에 민감하지 않는 정보들을 적은 비용으로 효율적으로 전송할 수 있는 시스템이다. 본 논문에서는 등산객이 무선 이동 노드를 휴대함으로서 이동 애드 혹 네트워크를 구성하고, 또한 인포스테이션이 결합된 등산객 조난 구조 시스템을 제안한다. 등산객은 이동 중에 만나는 다른 등산객과 위치정보를 공유하고, 이를 인포스테이션에 전송함으로써 다른 노드들의 위치 추적을 가능하게 한다. 이 시스템은 노드들간의 연결이 지속적이지 않은, 노드의 이동성을 통한 간헐적인 네트워크를 구성하게 된다. 따라서 시스템 구축비용이 적게 들고, 또한 인포스테이션을 통해 노드에 저장되어 있는 위치정보를 전송함으로서 필요한 메모리 용량을 감소시키는 효과도 있다. 그러므로 제안된 시스템을 활용한다면, 조난된 등산객의 위치를 신속히 파악할 수 있어, 효율적인 구조 활동이 가능하게 할 것이다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• CenWits의 특징은 시스템 동작 중에 네트워크가 항상 연결되어 있지 않아도 된다는 점이다. 그리고 메모리를 효율적으로 관리하고, 그룹의 개념을 적용해 파워를 절약하는 메커니즘에 대해서 소개하고 있다. 그 외 눈사태로부터 스키어들을 구조하기 위한 Personal Locater Beacons (PLB)[1 이와 위급상황에서 사 상자의 생명을 구하기 위한 Lifetch[11]등이 있다.
• GPS와 휴대용 단말기 는 정확한 위치를 제공할 수 있지만 비용 문제, 환경적 요인으로 인한 수신 문제 등의 제약사항이 있다. 따라서 본 논문에서는 어떤 환경에서나 적용 가능하고, 보다 저렴한 조난 구조 시스템을 제안한다.
• 본 논문에서는 등산객이 RF 안테나를 갖는 이동 노드를 휴대함으로써 이동 애드 혹 네트워크를 구성하며, 여기에 인포스테이션을 결합한 등산객 조난 구조 시스템을 제안한다. 등산객은 이동 중에 만나는 다른 등산객의 정보를 공유하며, 인포스테이션을 만나면 자신이 저장하고 있던 모든 정보를 전송한다.
• 본 논문은 산악 지역에서 등산을 하다 조난된 등산객을 구조하는 시스템을 제안한다. 많은 위치 정보 시스템이 GPS를 사용하는 반면 제안 모델은 LP와 인포스테이 션을 통해 시스템을 구축하였고, 그 결과 시스템 구축비 용이 보다 저렴하면서 GPS 수신이 불가한 지역에서도 사용 가능한 시스템을 구축해 보았다.

가설 설정

• 인포스테이션은 등산객으로부터 수집된 정보를 저장하는 DB 역할을 하며 기존 네트워크 인프 라와 연결된 정보기지가 된다. 노드 사이의 통신 범위는 70미터로 가정하며 인포스테이션의 통신 범위는 100m로 가정한다.
• 그리고 휴식 시간이 끝나면 다시 속도를 선택하고 30분 이동하여 휴식하는 과정을 반복한다. 단, 도착지에서 는 30분의 휴식 시간을 갖도록 하며, 상행속도와 하행속도의 차이는 같다고 가정한다.
• 제안 모델은 노드가 지수분포 함수로 순차적으로 입장을 하는 단순한 모델이기 때문이다. 보다 현실적인 가정이라면 [9]와 같은 그룹의 개념을 도입하여 효율적인 프로토콜로 전력 소모를 줄일 수 있을 것이다. 그러나 2개의 배터리를 갖고 있는 Mica2 mote는 노드가 항상 액티브상태이 고 50명의 노드와 정보 공유를 하며 매 90초마다 beacon을 발산하였을 때, 약 2달 동안 동작 가능하다[9].
• 제안 모델은 무선 이동 노드(등산객), 인포스테이션, LP(location point)로 구성되어 있다. 본 논문에서는 이동 노드로서 Mica2 mote를 사용한다고 가정한다. 그리고 LP는 노드가 근처에 왔을 때 자신의 현재 위치를 노드에 전송한다.
• 성능 측정을 위해 특정 시간에 임의의 노드가 조난되었다고 가정하고 그 노드의 실제 위치와 인포스테이션에서 예측한 위치의 차이인 오차를 측정한다. 예측 위치는 인포스테이션에 기록된 등산객들의 최근 정보(최근 위치, 최근 위치를 기록했을 때의 시간)와 과거 정보로부터 계산한다.

제안 방법

• 따라서, 시뮬레이션을 통해 위치 정보에 대한 정확도를 측정한다. 노드의 수, LP의 수, 인포스테이션의 수에 따른 정확도를 측정함으로써, 각각 시스템에 필요한 수를 가늠해 본다. 시뮬레이션 프로그램은 linux 환경에서 C코 드로 작성되었다.
• 그러나 2개의 배터리를 갖고 있는 Mica2 mote는 노드가 항상 액티브상태이 고 50명의 노드와 정보 공유를 하며 매 90초마다 beacon을 발산하였을 때, 약 2달 동안 동작 가능하다[9]. 따라서 본 논문의 모델에서는 등산로를 하루코스(약8시간)로 설정하였기 때문에 전력 소모 문제를 고려하지 않았다.
• 많은 위치 정보 시스템이 GPS를 사용하는 반면 제안 모델은 LP와 인포스테이 션을 통해 시스템을 구축하였고, 그 결과 시스템 구축비 용이 보다 저렴하면서 GPS 수신이 불가한 지역에서도 사용 가능한 시스템을 구축해 보았다. 또한 성능측정으로 노드 위치에 대한 정확도를 측정해 보았다. 위치를 제공해 주는 역할을 하는 LP의 수, 애드 혹 네트워크에서의 정보 공유를 위한 등산객 수, DB 역할을 하는 인포스테이 션의 수에 따른 오차범위를 측정하고 분석해 보았다.
• 본 논문은 산악 지역에서 등산을 하다 조난된 등산객을 구조하는 시스템을 제안한다. 많은 위치 정보 시스템이 GPS를 사용하는 반면 제안 모델은 LP와 인포스테이 션을 통해 시스템을 구축하였고, 그 결과 시스템 구축비 용이 보다 저렴하면서 GPS 수신이 불가한 지역에서도 사용 가능한 시스템을 구축해 보았다. 또한 성능측정으로 노드 위치에 대한 정확도를 측정해 보았다.
• 먼저, LP 수에 따른 위치 정보에 대한 정확도를 분석해 본다. 그림 3은 노드의 수를 50, 인포스테이션의 수를 1로 고정시키고, LP의 수를 1부터 증가시키면서 실제 위치와 예측 위치의 오차를 측정한 결과이다.
• 또한 성능측정으로 노드 위치에 대한 정확도를 측정해 보았다. 위치를 제공해 주는 역할을 하는 LP의 수, 애드 혹 네트워크에서의 정보 공유를 위한 등산객 수, DB 역할을 하는 인포스테이 션의 수에 따른 오차범위를 측정하고 분석해 보았다. 오 차 범위를 줄이기 위해 위의 3가지 파라미터를 고려해야 하며, 시스템 구축 시 구축 비용 측면에서 3가지 파라미 터에 대한 최적화된 값을 구해야 할 것이다.
• 그림 4의 아래쪽 결과는 인포스테이션 수가 3일 경우이다. 인포스테이션 수가 1인 경우는 분기점에 설치했을 때를 나타낸 것이고, 2개의 목적지에 각각 추가로 설치하여 인포스테이션의 수가 3일 때를 측정해 보았다. 오 차 범위가 크게 감소한 것을 확인할 수 있으며, 이것은 인포스테이션 수가 3으로 늘어나면서 등산객들의 최근 정보를 보다 쉽게 수집할 수 있기 때문이다.
• 이번 절에서는 본 논문에서 제안한 모델에 대한 성능을 시뮬레이션의 결과로서 분석해본다. 제안 모델은 GPS 등의 정확한 위치 정보를 알 수 없고 인포스테이션 에 저장된 기록에 의해 노드의 위치를 파악해야 한다. 따라서, 시뮬레이션을 통해 위치 정보에 대한 정확도를 측정한다.
• 본 논문은 설악산, 지리산 등의 국내 산악지역을 대상으로 네트워크를 모델링 한다. 제안 모델은 무선 이동 노드(등산객), 인포스테이션, LP(location point)로 구성되어 있다. 본 논문에서는 이동 노드로서 Mica2 mote를 사용한다고 가정한다.

대상 데이터

• 본 논문은 설악산, 지리산 등의 국내 산악지역을 대상으로 네트워크를 모델링 한다. 제안 모델은 무선 이동 노드(등산객), 인포스테이션, LP(location point)로 구성되어 있다.
• 제안 시스템에서 사용하는 Mica2 모트의 메모리는 4KB SDRAM, 128KB 플래쉬 메모리, 4KB EEPROM이다[12]. 그림 2의 ID, 현재시간, 위치, 기록 시간은 각각 1, 3, 6, 3 bytes로 모두 13bytes이다.

이론/모형

• 그리고 움직이는 사람에 이동 노드를 부착하는 매우 동적인 네 트워크에서 파워 효율적인 라우팅은 거의 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 플러딩 방식을 사용한다. 제안 모델은 노드가 지수분포 함수로 순차적으로 입장을 하는 단순한 모델이기 때문이다.

성능/효과

• 그림 4는 노드 수에 따른 오차범위이며, 인포스테이션 수가 1, 2일 때를 나타낸 그래프이다. 노드 수를 10부터 100까지 10씩 증가 시켜 오차범위를 측정해 보았고, 노드 수가 많아질수록 오차 범위가 줄어드는 것을 볼 수 있다. 노드 수가 적다는 것은 등산객의 수가 적어 정보 공유가 매우 간헐적으로 발생한다는 의미이다.
• 추가 정보의 기록 여부와 계산의 편의상 20bytes라고 가정하면, 100 노드의 정보를 저장하는데 2KB가 필요하다. 또한 본 논문에서는 인 포 스테이션이 DB 역할을 하며, 인포 스테이션 수가 1일 때 시뮬레이션 결과 최대 총 노드의 80%를 저장했으며, 그 수가 증가함에 따라 저장하는 노드 수는 적어질 것이다. 즉, 인포스테이션 수가 1이고 노드 수가 100일 때 각 노 드는 1.

후속연구

• 오 차 범위를 줄이기 위해 위의 3가지 파라미터를 고려해야 하며, 시스템 구축 시 구축 비용 측면에서 3가지 파라미 터에 대한 최적화된 값을 구해야 할 것이다. 제안된 시스템을 통해 조난된 등산객의 신속한 위치 파악으로 구 조 활동에 기여할 수 있을 것이며, 재해 지역의 인원 현황을 파악하는 등의 부가효과도 기대할 수 있다.
• 인포스테이션에 연결되어 있는 재난 관리 센터에서는 각 노드들로부터 얻은 정보를 통해 조난된 등산객의 위치를 추정할 수 있다. 제안된 시스템을 통해 조난된 등산객의 신속한 위치를 파악할 수 있으므로 구조 활동에 기여할 수 있을 것이며, 재해 지역의 인원 현황을 파악하는 등의 효과를 기대할 수 있다.

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이 논문을 인용한 문헌

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